重工业地区慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者室内空气质量及健康影响的改善

《Environmental Research》：Improvement of indoor air quality and health effects in COPD patients in a heavy industrial area

COPD患者室内空气污染物与心肺结局关联及光催化氧化干预效果研究，发现PM2.5、CO与DBP正相关，NO2与症状评分及mMRC正相关，PCO+滤网干预使PM2.5、CO等污染物浓度分别下降28.8%、42.1%，伴随DBP下降2.9%。

　　

张嘉琳|张一婷|萧清瑜|袁仲信|彭彦萍|吴大伟|陈黄琪|郭嘉宇|娟怀蕾|陈培实

台湾高雄市高雄医学大学健康科学学院公共卫生系

摘要

室内颗粒物（PM）和二氧化氮（NO₂）与慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者的不良健康后果有关；然而，室内一氧化碳（CO）、总挥发性有机化合物（TVOCs）和二氧化硫（SO₂）水平对COPD患者健康结局的影响仍不清楚。对于可分解的气态污染物，光催化氧化（PCO）在实验室研究中被认为是一种有前景的方法；然而，尚未有现场研究评估其在COPD患者中的效果。

本研究旨在评估室内空气污染物与心肺结局之间的关联，以及PCO/PCO + 过滤器对这些结局的影响。我们在61名COPD患者中进行了双盲交叉研究。我们使用实时监测设备测量室内空气污染物，并在干预前后收集心肺结局数据。

本研究首次证明了室内PM_2.5和CO水平与COPD患者的舒张压（DBP）之间存在显著正相关，以及室内NO₂与症状评分和改良医学研究委员会呼吸困难评分之间存在显著正相关（p <0.05），相应的百分比变化分别为0.038%、0.350%、0.113%和0.750%。在PCO + 过滤器干预后，我们发现室内PM_2.5（-28.8%）、CO（-42.1%）、TVOCs（-21.5%）和SO₂（-94.9%）显著降低，同时舒张压也显著下降了2.9%。这些发现揭示了通过PCO + 过滤器干预改善室内空气质量对COPD患者潜在的心肺益处，强调了在高污染地区采取缓解策略的必要性。

引言

慢性阻塞性肺疾病（COPD）以气道炎症和气流受限为特征，是2023年全球第三大死亡原因¹。最近的一项研究估计，2020年至2050年间，25岁及以上的全球COPD病例数将增加23²。目前的COPD管理主要依赖药物治疗，但这通常伴随着副作用³。多项研究表明，暴露于环境或室内颗粒物（PM）和二氧化氮（NO₂）水平与COPD患者的不良健康后果有关<4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13>。此外，暴露于其他环境气体污染物（如一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO₂）和挥发性有机化合物（VOCs）与COPD患者的住院率和病情加重风险增加有关<14, 15>，同时也会导致健康状况恶化<4, 5, 11, 16>。迄今为止，尚未有研究调查室内CO、SO₂和VOCs与COPD患者的心肺结局（如肺功能和血压）之间的关联。

高效颗粒空气（HEPA）和活性炭过滤器空气净化器已被证明可以降低家庭中的PM_2.5、PM₁₀和NO₂水平，并改善COPD患者的呼吸症状——这些效果通过改良医学研究委员会呼吸困难评分（mMRC）、COPD评估测试（CAT）、症状评分和呼吸困难、咳嗽和痰液评分（BCSS）等工具进行测量<17, 18, 19, 20>。尽管环境气体污染物（包括CO、NO₂、SO₂和VOCs）与COPD病情加重有关<14, 15>，但很少有研究评估室内CO、SO₂和VOCs对健康结局的影响或评估其室内控制策略。静电沉淀器和负离子净化器可以去除PM、VOC和生物气溶胶，但它们可能会产生负离子和臭氧作为副产品，从而导致不良健康后果<21, 22>。此外，实验室研究表明，利用二氧化钛（TiO₂作为催化剂的光催化氧化（PCO）可以有效降解包括甲醛、VOCs、SO₂和CO在内的气体污染物²³。然而，基于现实居住环境的PCO效果评估非常有限。我们之前在哮喘患者中的研究表明，PCO + 过滤器干预后室内空气质量和肺功能有所改善<24>。尽管另一项现场研究报道了PCO干预后的症状改善，但它没有评估室内空气污染物的变化<25>。很少有研究在现实世界中评估PCO的效果；因此，我们选择了一种配备PCO和过滤器的空气净化器，包括预过滤器、HEPA过滤器和活性炭过滤器，作为一种能够同时减少颗粒物和气体污染物的实用干预措施。我们也评估了PCO对COPD患者心肺结局的影响。

本研究的假设是，暴露于室内空气污染物可能与易感人群（尤其是COPD患者）的不良健康后果有关。当室外污染物无法立即改善时，使用配备PCO和过滤器的家用空气净化器可以有效改善COPD患者的室内空气质量和健康结局。因此，本研究的目的是评估室内空气污染物（包括超细颗粒物（UFPs）、PM₁、PM_2.5、PM₄、PM₁₀、总悬浮颗粒物（TSP）、甲醛、TVOC、SO₂、NO₂、CO和CO₂与COPD患者心肺结局之间的关联。这些结局包括肺功能参数、呼出的一氧化氮分数（FeNO）作为呼吸炎症的指标、mMRC、CAT、症状评分、BCSS以及血压[收缩压（SBP）和舒张压（DBP）和脉率（PR）。此外，我们还评估了PCO/PCO + 过滤器干预对COPD患者室内空气污染物和心肺结局的影响。

研究地点和设计

本研究于2021年12月至2022年2月以及2022年8月至2023年11月在台湾高雄的小岗区进行，该地区工业密度高，靠近高雄国际机场和高雄港。由于COVID-19大流行，2022年的家庭访问受到限制，这限制了我们在该期间能够招募的参与者数量。我们采用了双盲、随机交叉设计来评估PCO和组合

结果

表1展示了COPD患者的特征。共招募了61名经医生诊断为COPD的患者，平均年龄为67.5岁。平均BMI为24.3 kg/m³，患者每天平均在家时间为19.1小时。女性比例为16.4%。关于COPD的严重程度，39.3%的患者患有中度COPD，34.4%的患者患有重度COPD。研究开始时，mMRC的中位数为1，CAT的平均分为13.8。

讨论

最近，多项研究表明，暴露于环境PM和气体污染物（如NO₂、SO₂和CO）与COPD患者的不良健康后果有关<4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 33, 34, 35>。虽然室内空气污染物可能更准确地反映个人暴露情况³⁶，但只有少数研究探讨并发现了室内PM和NO₂浓度与COPD患者健康状况恶化之间的显著关联<6, 18, 37, 38>。迄今为止，尚未有

结论

本研究首次同时调查了室内空气污染物与COPD患者心肺结局之间的关联，以及PCO + 过滤器干预对家庭室内空气污染物和COPD患者心肺结局的影响（图5）。为了确保研究结果的可靠性，我们通过调整相关环境和人口统计变量进行了敏感性分析。观察到室内PM_2.5

作者贡献声明

娟怀蕾：方法学、研究。陈黄琪：方法学、研究。郭嘉宇：方法学、研究。彭彦萍：方法学、研究。吴大伟：方法学、研究。萧清瑜：方法学、研究、概念化。袁仲信：方法学、研究。张嘉琳：撰写——初稿、方法学、研究、正式分析、概念化。张一婷：方法学、研究、正式分析，

利益声明

作者声明没有竞争利益。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究部分得到了台湾高雄医学大学精准环境医学研究中心的支持，该研究中心属于台湾教育部（MOE）高等教育萌芽项目下的特色领域研究中心计划，以及高雄医学大学研究中心的资助（KMU-TC114A01）。此外，还获得了MOST111-2621-M-037-001、NSTC112-2621-M-037-001和NSTC112-2221-E-037-001-MY3等项目的资助